碳纤维集束体制造技术

本发明专利技术的碳纤维集束体的制造方法中，将碳纤维沿轴方向整齐并填充至筒状部件中，对填充了碳纤维的所述筒状部件进行拉伸从而使其直径缩小。另外，本发明专利技术的碳纤维集束体中，作为长纤维且具有各向异性的碳纤维以束状形成为一个整体，在碳纤维束内部，碳附着在碳纤维上，碳纤维在碳纤维束内的填充率为75%以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的碳纤维集束体的制造方法中，将碳纤维沿轴方向整齐并填充至筒状部件中，对填充了碳纤维的所述筒状部件进行拉伸从而使其直径缩小。另外，本专利技术的碳纤维集束体中，作为长纤维且具有各向异性的碳纤维以束状形成为一个整体，在碳纤维束内部，碳附着在碳纤维上，碳纤维在碳纤维束内的填充率为75%以上。【专利说明】碳纤维集束体
本专利技术涉及将长纤维的碳材料形成为束状的碳纤维集束体(carbon fiberbulk)、碳纤维填充集束体的制造方法。
技术介绍
碳纤维轻且强度高，并且在导电性、热传导性、吸附性等方面具有优异的功能性，因此被用在各种各样的
中。例如，可以将具有拉伸强度的连续碳纤维设置在导体中心线上，对其进行包覆而构成送电线(参见专利文献I)。另外，可以将轻且强度高的碳纤维在长度方向一起拉伸，将这样的薄壁粗径的碳纤维增强树脂(CFRP)插入在中空状金属管中，由此构成传动轴(参见专利文献2)。另一方面，着眼于碳纤维的高吸附性，也可以使用碳纤维作为气体分离用吸附槽的吸附材料。例如，将用于氮、氧分离的连续碳纤维填充至吸附槽中，由此能够以高纯度分离氮气(参见专利文献3)。其中，作为碳纤维的填充方法，记载有加压压入的方法。首先，将规定长度的碳纤维沿轴线方向排列并将其填充至半切型夹具中，在夹具内形成纤维束。并且，沿着轴线方向将纤维束从夹具向填充槽加压压入，由此使碳纤维填充在吸附槽中。作为提高了热传导性的碳纤维复合材料(C/C复合物)，已知有一种碳纤维-碳化硼复合材料，其是将碳纤维形成为束状并使碳填充至其间隙处而成(参见专利文献4)。`其中，为了制造高传导性的碳纤维束，将束状的碳纤维浸溃于溶解有酚醛树脂的溶液中，使其干燥后在高温进行烧制。在烧结体中，酚醛树脂发生碳化而附着在碳纤维束上，防止由碳化硼的接触而导致的热导率的降低。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利第3475433号公报专利文献2:日本特开2002-235726号公报专利文献3:日本特开平6-190272号公报专利文献4:日本特开平8-81261号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题本专利技术着眼于提供以一种以往所没有的高密度对碳纤维进行填充的碳纤维集束体。需要说明的是，使碳纤维填充至筒状部件中的碳纤维填充集束体也包括在碳纤维集束体中。
技术实现思路
解决课题的手段本专利技术的碳纤维集束体的制造方法的特征在于，将碳纤维沿轴方向整齐并填充至筒状部件中，对填充了上述碳纤维的上述筒状部件进行拉伸从而使其直径缩小。例如，可以通过型锻(swaging)加工来对上述筒状部件进行拉伸而使其直径缩小。又，能够以75%以上的填充率将上述碳纤维束填充至上述筒状部件中。例如，在制造方法中，可以按照所填充的上述碳纤维的至少一部分的截面形状发生变形的方式对上述筒状部件进行拉伸而使其直径缩小。另外，在制造方法中，可以将直径缩小后的上述筒状部件的一个端部侧浸溃于含有热固化性树脂的溶液中，使热固化性树脂沿着纤维长度方向渗入，将此渗入了热固化性树脂的碳纤维束通过热处理进行固化。利用热处理进行固化后，可以对碳纤维束实施碳化处理。例如，在制造方法中，可以将上述筒状部件的一个端部浸溃于溶液内。又，可以按照使上述筒状部件中所填充的碳纤维束的残余空隙部分的70%-80%的部分中渗入有热固化性树脂的方式来浸溃上述筒状部件。或者，也可以在热固化处理后，将碳纤维束从上述筒状部件中取出。也可以提供一种放电灯，其中，由上述碳纤维集束体的制造方法制造得到的碳纤维集束体构成为至少一个电极的一部分。另一方面，本专利技术的其他方式的碳纤维集束体的特征在于，作为长纤维且具有各向异性的碳纤维以束状形成为一个整体，在碳纤维束内部，碳附着在碳纤维上，碳纤维在上述碳纤维束内的填充率为75%以上。例如，碳纤维束内所含有的碳不具有各向异性。作为一个示例，碳纤维束一个端面附近处的碳的含有比例低于另一个端面附近处的碳的含有比例。另外,碳在碳纤维束以外的区域中的占有率为40%-90%的范围。进一步，碳纤维束长度方向的热导率为垂直于长度方向的方向的热导率的5倍以上。可以提供一种放 电灯，其中，上述碳纤维集束体构成为至少一个电极的一部分。专利技术效果根据本专利技术，可以提供一种成型体，该成型体以在热方面具有优异功能性的碳纤维作为原材料。【专利附图】【附图说明】图1是示出作为第I实施方式的碳纤维填充集束体的制造方法的流程图。图2是组装了碳纤维填充集束体的放电灯用电极的示意性截面图。图3A是示出作为第2实施方式的碳纤维集束体的制造方法的前半部分的流程图。图3B是示出作为第2实施方式的碳纤维集束体的制造方法的后半部分的流程图。图4是组装了碳纤维集束体的放电灯用电极的示意性截面图。图5是示出从倾斜方向对填充了碳纤维的金属管进行拍摄而得到的照片的图。图6是示出使用光学显微镜对金属管被切断时的碳纤维的压密填充状态进行拍摄而得到的照片的图。图7是示出将样品I的碳纤维填充集束体切断、并利用SEM观察对截面处的碳纤维的高密度填充状态进行拍摄而得到的照片的图。图8是示出将样品2的碳纤维填充集束体切断、并利用SEM观察对截面处的碳纤维的高密度填充状态进行拍摄而得到的照片的图。图9是示出对渗入酚醛树脂的碳纤维束和未渗入酚醛树脂的碳纤维束的截面进行拍摄而得到的照片的图。图10是示出碳化处理后的碳纤维束内部的显微镜照片的图。图1lA是示出热导率的各向异性的曲线图。图1lB是示出热膨胀率的各向异性的曲线图。图12是示出碳纤维填充集束体中热导率与温度的关系的曲线图。【具体实施方式】以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。图1是示出作为第I实施方式的碳纤维填充集束体的制造方法的流程图。如图1所示，作为集束体用原材料，准备统一为规定长度的碳纤维100、和中空的筒状部件200。碳纤维100是以由几百根~几千根碳纤维长丝构成的碳纤维线作为单质的纤维结构，由2根以上碳纤维线构成。筒状部件200是由钽或钥等的金属管构成，此处，规定其轴方向长度短于碳纤维束100。筒状部件200是由板状金属部件通过焊接而成型得到的。此处，焊接的接合处210沿轴方向形成，也可以以螺旋状形成。最先进行的填充工序中，将碳纤维100插入在筒状部件200中而进行填充。碳纤维100仅准备可最大限度填满筒状部件200的内部空间的量，碳纤维100以束的形式被收纳在筒状部件200内。作为填充方法，可以适用通过手工作业将碳纤维100塞入筒状部件200中的方法等，或者也可以使用压力机等进行压入。在填充工序中，按照筒状部件200不会发生塑性变形等的方式将碳纤维束100插入筒状部件200中。此时，按照碳纤维束100的端面从筒状部件200突出的方式来进行填充。通过填充工序，筒状部件200的规定截面处的填充率在此达到约60%~70%。其中，填充率表示碳纤维100的截面积相对筒状部件200的内部空间截面积的比例。另外，使碳纤维100的填充率沿轴方向大致均匀。将填充了碳纤维束100的筒状部件200安装在型锻加工机械上。然后，通过型锻加工机械的模具(>，dies) 50来实施型锻加工。通过型锻加工，筒状部件200发生塑性变形，沿轴方向伸长，同时边缘部收窄而使直径缩小。此时，按照碳纤维100的填充率为90%以上的方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：清水保雄，关野充，早川壮则，芹泽和泉，
申请(专利权)人：株式会社ORC制作所，国立大学法人信州大学，
类型：
国别省市：